基于小波分析的音频数据压缩及调制通信的研究

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1、基于小波分析的音频数据压缩及调制通信的研究基于小波分析的音频数据压缩及调制通信的研究中文 摘要( i t 对 无 连 接 和 面 向 连 接 的 各 种 复 杂 网 络 环 境 下 ， 通 信 频 带 资 源 紧 张 ，音 频传输带宽有限且复杂多变， 而各种音频数据又日益增多的局面， 本文研究小波/一 一， 分析在信号处理方面的数学依据和在数据压缩方面的实际意义， 在前人不断工作的基 础 上， 提 出 了一种 优 化 小波 包变 换编码 方案 用于音 频数据 的压缩 算法， 兼考 虑 了编码 效率 、多码 率和压 缩时 延多个方面 ， 并在 MA T L AB环 境下做了仿真实验 ， 对各种

2、音频信 号及 多种小 波函数做 了仿真结果 比较 ， 实验 结果证 明该算法可以在一定计算复杂度下可以很好的改进压缩效果， 达到多码率下实现 实时编解码 的过 程， 在高速 DS P芯 片等硬件 设备支持 下， 可 以有 效应 用于 实际复杂多变信源编码. 本文同时应用小波变换到多载波调制解调传输方面，通过推导出诱导小波包， 改进最优小波包基搜索算法， 增强了对多码率业务的 支持性， 在多载波传输系统中， 是有效的提高信干比的方法， 在仿真环境下的实验结果证实 了该算法 的有效性盆 些一 一 一 .卿一 宝 1士 简 单 说 明 了 课 题 的 米 源 背 景 1 数 据 压 缩 虽 然 是

3、个 老 课 题 ，但 在 当 前 网 络和信息都高速发展的社会背景下，还有值得 进一步探讨的必 5 1 -第二章 从分别算法 结构和 数学推 理的观 点分 析了前人 提出的几种压缩 编码 方法 ，去粗取精，并且从理论上分析了压缩的极限和总体思路;本章还单独分析了音频信号的特 殊处理 方式和 常用做 法 。第三 章首先从 工程角度强化 了小波 函数和小波分析的概念，列举了常用类型小波函数，进而从本质上分析小波函数 的数学意义和实用意义。第四章在剖析小波压缩和小波包算法的基础上，对 后者提出优化算法 ，对编解码过程中的一些步骤作了改进和补充，使更符合 高速网络环境下的多码率解码，并在仿真环境中进行

4、了模拟实验，结果证明 .了其有效性。 第五章简介了调制解调方案，并明 确了诱导小 波函数的概念， 读拟了 多载波调制传输方案， 对最优小波基的选 择做了接近最优的算法， 并在简化信道下 ， 做了仿真实验。尽管仿真结果表明了该算法有一定的改进意义 ，但 由于实际系 统千差 万别 ，关系 复杂 ，难 以准确仿 真 ，该算法 也仅存在研究价值。即使是在理论方面，也存在许多欠缺，如对频率丰富的乐音的压 缩效果并不理 想等，还有待于进一步研究乡 妙一一 关 键词 :音频 编 码 ，小 波 包 ，多 码率 ，多载波福州大学硕士学位论文A S t u d y o n Au d i o F r e q u e

5、 n c y D a t a s Condens at i on and Mod川 at i on Com m uni cat i onB a s e d o n Wa v e l e t a n a l y s i sAbst r actI n a l l k i n d s o f c o mp l i c a t e d n e t w o r k , o r i e n t e d l i n k i n g a n d u n l i n k i n g ,c o mm u n i c a t i o n f r e q u e n c y r e s o u r c e i s s

6、 t r a i n e d , a n d b a n d w i t h t o t r a n s mi t t i n g a u d i o f r e q u e n c y s i g n a l i s t o o r e s t r i c t e d , c o m p l i c a t e d a n d f l u k y , w h i l e a u d i of r e q u e n c y d a t a e x p o n e n t i a l h a v e b e e n i n c r e a s e d i n t h e l a s t s e

7、 v e r a l y e a r s . U n d e rt h e c i r c u ms t a n c e s , b a s e d o n t h e r e s e a r c h o f p r e d e c e s s o r , t h i s p a p e r s t u d i e s w a v e l e t a n a l y s i s s m a t h s g i s t a n d p r a c t i c e s s i g n i f i c a n c e o n s i g n a l p r o c e s s , a n dp u

8、t s f o r w a r d a o p t i m i z e d w a v e l e t p a c k a g e c o n d e n s a t i o n a r i t h m e t i c t o p r o c e s sa u d i o f r e q u e n c y d a t a , w h i c h g i v e s a t t e n t i o n t o c o d i n g e f f i c i e n c y , mu l t i r a t e a n dc o mp r e s s i o n d e l a y . S i

9、mu l a t i o n e x p e r i me n t o n t h e a r i t h me t i c h a s b e e n d o n e b yMA T L AB . C o mp a r i n g wi t h a l l k i n d s o f e x p e r i m e n t r e s u l t s o n v a r y a u d i o - d a t a a n d w a v e l e t f u n c t i o n , t h e a r i t h me t i c h a s e f f e c t o n c o n

10、 d e n s a t i o n t o r e a l i z er e a l - t i m e c o d i n g a n d d e c o d i n g i n m u l t i r a t e c i r c u m s t a n c e w i t h a d e g r e e o fc a l c u l a t i n g c o mp l e x i t y . Wi t h t h e s u p p o r t o f h a r d wa r e d e v i c e s s u c h a s DS P c h i p , t h i s a r

11、 i t h me t i c h a s e f f e c t i v e a p p l i c a t i o n o n c o m p l i c a t e d p r a c t i c e s o u r c e c o d i n g .T h i s p a p e r a l s e a p p l i e s w a v e l e t t o m u l t i c a r r i e r m o d e m/ d e m o d e m t r a n s f e r . T h eu s e o f t h e i n d u c e d w a v e l e

12、 t p a c k a g e i mp r o v e s t h i s a r i t h me t i c t o s e a r c h b e s tw a v e l e t p a c k a g e b a s i s , a n d b o o s t s u p t h e s u p p o r t t o m u l t i r a t e . T h e e x p e r i m e n t s r e s u l t a p p r o v e s a r i t h m e t i c e f f e c t i v e .T h e p r o b l e

13、 m i n t h i s p a p e r h a s b e e n a n s w e r e d i n c h a p t e r 1 . D a t a c o mp r e s s i o n i s a n o l d p r o b l e m a n d a l o t o f r e s e a r c h h a s b e e n d o n e o n i t , b u t i t i s s t i l l w o r t hs t u d y i n g , e s p e c i a l l y i n t h e c u r r e n t c i r

14、 c u ms t a n c e s wh e r e n e t wo r k a n di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g i e d d e v e l o p e d i n h i g h s p e e d .I n c h a p t e r 2 , s o me p r e v i o u s c o mp r e s s i o n a r i t h me t i c s a r e a n a l y z e d i n a r i t h m e t i c s t r u c t u r e a n d m a t h s

15、 r e a s o n i n g . C o m p a r i n g e a c h a r i t h m e t i c , m e r i t sh a v e b e e n r e s e r v e d a n d d e f e c t s h a v e b e e n a b a n d o n e d . M e a n w h i l e , s p e c i a l p r o c e s s a n d g e n e r a l d e a l i n g o f a u t i o - s i g n a l h a v e b e e n a n a

16、l y z e d , w h i c h p r o v i d eb a s e s t o i mp r o v e o l d c o m p r e s s i o n a r i t h me t i c .基于小波分析的音频数据压缩及调制通信的研究Wa v e l e t a n a l y s i s a n d w a v e l e t t r a n s f e r i s t h e e m p h a s e s o f t h e p a p e r , wh i c h i si n c h a p t e r 3 . E n u m e r a t i n g m a n y c o m m o n w a v e l e t f u n c t i o n s , w r i t e r a n a l y z e s ma t h s s i g n i f i c a t i o n a n d p r a c t i c e s s i g n i f i c a t i o n i n e s s e n c